• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.380-380
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• 2020

가뭄 피해 극복을 위한 인공 함양지 통합관리시스템의 일부로써 지표수-지하수 연계 특성 분석용 의사결정을 전달하는 인공지능 스마트 계측기의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔으나 실용성과 효율성을 동시에 갖춘 계측기는 시장에 출시되지 않았다. 기존의 계측기는 단순 측정이 목적이었으며 분석을 위해서는 일정 기간 직접 계측하여 분석하거나, 계측데이터를 원격 망을 통하여 서버로 전송하고 관리자가 데이터를 해석하는 방식을 취하였다. 또한, 수질 계측과 수질의 미소 변동성을 동시에 계측하여 수질 변화상태를 판단 할 수 있는 수질 계측기는 상품화되지 않아 다목적 수질 분석에 한계점을 갖고 있다. 이러한 한계점이 기존의 지하수 수질 계측기로는 불가능한 수중 라돈을 채수 없이 계측 가능하도록 하고, 순간 수질 변화 및 수질 변화 요인분석이 가능한 계측을 위하여 라돈, 전도도, 수위, 수온 및 필름형 pH 센서를 개발하여 적용한 다항목 계측기로 통합하는 연구가 필요한 이유이다. 개발한 계측기는 빅데이터 기반의 지능형 수질 변동성 분석 알고리즘을 내장하고 수직 깊이 방향의 다중심도 계측이 가능하도록 핵심적인 통신 연결성을 확보하였고 다양한 수질에서 견딜 수 있으며 특히 인공함양에서 발생하는 철, 망간에 부식되지 않는 재질을 이용하여 설계한 '지표수-지하수 연계 특성 분석용 다심도 및 인공지능 스마트 계측장치'이다. 본 장치는 기존 지하수 수질 계측기에서는 불가능하였던 순간 수위변화 및 수위변화 요인분석이 가능한 계측을 위하여 초당 측정 샘플링 주파수(10Hz)를 높인 계측회로를 개발하여 적용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.127-127
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• 2018

우리나라 자연수역의 수질이 산업활동으로 배출된 오 폐수와 토지 및 가축에의한 하천오염의 심각성 및 보존에 대한 문제가 많은 관심을 받고 있다. 따라서 하천의 수질모델링에 관한 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 황강은 합천댐하류에서 낙동강 본류로 합류될 때까지에 해당하며 황강유역은 각 소하천에서의 유입되는 오염원과 임야 및 농촌지역으로서 각 시기에 발생하는 비점 오염원의 관리가 필요하다. 하천의 수질 모델링은 해당 수계의 오염부하량, 유출량 등 환경요인의 변화에 이에 따른 하천수질 목표지점의 수질변화를 모의함으로써 합리적 접근방법으로 효과적인 수질관리가 가능하도록 만들어준다. QUAL계열 모델 은 수질항목, 수역 특성, 기타 기초 자료의 제공여건 등을 고려하고 있다. 본 연구에서는 이러한 변화 요소와 기여 특성을 반영한 모의와 해석이 최적화된 QUAL-MEV 모델을 이용하였다. 수질개선방안 시나리오에서는 기존의 수질모델링 연구에 데이터 분석을 포함하여 각 인자간의 연관성 및 영향관계를 파악하고 수질개선방안에 있어 원인을 찾아보고자 한다. 부하량위주의 기존 시나리오 구성과 데이터분석 기반의 시나리오를 비교 분석하여 각 시나리오의 장 단점을 비교하여 유역맞춤형 관리방안을 모색하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.145-149
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• 2011

우리나라의 강우특성은 여름철인 6월~9월에 집중되며 대부분이 일시에 집중적으로 발생하여 하천을 통하여 호소 및 바다로 유입된다. 이러한 강우특성으로 여름철에 집중되는 강우로 인한 하천의 유량을 댐과 같은 수공시설물을 통해 저류시킴으로써 하류지역의 홍수피해를 예방하고 이용할 수 있는 물을 안정적으로 확보할 수 있도록 하고 있으나 대형 인공호의 유역에서는 인구 증가와 상업 및 공업화에 따른 토지이용이 변화함에 따라 오염물질의 유입이 증가하고 있는 추세이다. 댐이나 호소는 지표면에 고여 있는 수체를 말하며 물이 천천히 흐르거나 흐름이 전혀 없는 경우도 있다. 댐이나 호소에서는 장기간 수류의 지체현상이 발생하므로 발생하는 수체 및 수질의 문제가 하천과는 다르다고 할 수 있다(서동일 등, 2009). 호소의 물은 정체되어 있기 때문에 흐르는 물에 비해 자정능력이 부족하고 바닥에 퇴적된 유기물이 분해되어 수질에 나쁜 영향을 미치기 때문에 수질관리에 여러 가지 어려움이 따른다(박석순, 2009). 따라서 흐름방향 보다 수심방향으로의 특성이 강하게 작용하는 댐이나 호소에서는 3차원 수리 수질 모형의 적용이 타당하며 본 연구에서는 이를 위하여 EFDC를 적용하였다. 섬진강 유역의 경우 전체유역의 65.8%가 임야로 이루어진 산림유역으로 비교적 적은 양의 유역오염물질이 발생하지만 산불이나 벌채와 같은 산림의 손실은 홍수기 때 유역오염물질의 발생 및 유출을 증가시켜 주변수체의 수질을 악화시킬 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 운암호 수질측정망 상류 유역면적인 $526.23km^2$에 대하여 토지변화 시나리오를 임야의 25%, 50%, 75%가 손실되어 나대지화 되었다고 가정하고, EFDC 모형을 이용하여 산림지역의 소실에 따른 토지피복 변화가 섬진강 댐 운암호의 수질에 미치는 영향 정도를 파악하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1094-1097
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• 2007

낙동강 유역의 가용한 최장기 수량 및 수질자료를 획득하여 자료의 적합성 및 QC과정을 통하여 분석 가능한 자료를 생산하고 자료의 분석에 적합한 통계기법을 선정 각 변수의 변동특성과 변동 상관성을 정밀 분석하였다. 본 연구에서는 낙동강 수질자료의 변동특성을 분석하고 수질개선 필요성을 파악하기 위하여 Mann-Kendall 검정을 사용하여 수질변화의 경향성을 분석하였다. 낙동강 수계의 수질변화 특성을 분석하기 위하여 수온$(^{\circ}C)$, $DO(mg/{\ell}),\;BOD(mg/{\ell}),\;COD(mg/{\ell}),\;SS(mg/{\ell}),\;TN(mg/{\ell}),\;TP(mg/{\ell})$ 이상 7가지의 가용자료를 선택하였다. 수질자료는 환경부에서 운영하는 물 환경 정보 시스템의 수질측정망 자료인 월 단위 자료를 대상으로 Mann-Kendall 검정을 수행하였다. 분석에 사용된 자료 기간은 강우량자료와 유출량자료의 동기간인 1989년${\sim}$2000년까지이다. BOD의 변화를 살펴보면 전반적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 가장 큰 감소 경향을 보인 지점은 금호강6 지점으로 $-39.1mg/{\ell}/20yr$로 나타났다. 증가지점으로는 안동과, 구미, 달성, 반변천 등이고 증가량은 약 $1.1mg/{\ell}{\sim}0.03mg/{\ell}/20yr$ 정도이다. COD의 변화를 살펴보면 대부분 지점에서 증가하는 것을 알 수 있다. 감소하는 지역은 고령과 현동, 대암, 금호강3${\sim}$6등이다. 특이사항은 금호강6의 감소분이 $-30.2mg/{\ell}$로 타 지점에 비해 상당히 크다는 것이다. DO의 경우는 증가지점과 감소지점의 수가 비슷하였고 주로 상류쪽이 감소하고 하류로 오면서 증가함을 알 수 있다. DO 또한 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 볼 수 있다. pH는 함양위천과 덕천강1을 제외한 모든 지역이 증가 하였다. SS 또한 금호강5, 6, 거창 위천2를 제외한 모든 지역에서 증가하였다. SS항목도 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 감소하였다. 샘플지점(금호강6)의 BOD/COD/DO/pH/SS/TEMP/TN/TP 시계열을 통해 자료분석기간 동안 수처리시설 등의 확장으로 인한 금호강유역의 급격한 수질개선을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.416-416
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• 2023

전 국토의 산지 비율이 높은 우리나라는 산림지의 특성이 수질에도 많은 영향을 미치고 있다. 산림지역의 화재에 있어 산림이 갖는 수질, 토성의 변화와 발생한 연소 퇴적물, 유기물로 인해 수자원에도 악영향을 끼치게 된다. 산불은 단순한 산림지의 자원 유실뿐만 아니라 토양층의 물리적약화와 강수저류 효과를 떨어뜨려, 산불 후 유출의 증가를 보인다. 삼척시의 산불 선행연구에 따르면, 산불 발생 직후, 지역의 직접 유출이 기저 유출보다 높게 나타났다. 이에 따라, 모든 수질인자의 평균 농도는 비발생지역에 비해 발생 지역의 농도가 현저하게 증가하였으며, 이 중 T-N, T-P, SS의 농도가 특히 크게 나타났다. 또한, 계류 수질의 경시적 변화를 분석한 결과, BOD와 COD는 산불 발생 최소 4개월의 기간을 거친 후 점차 안정화하는 모습을 보였다. 다만, 산불로 인해 훼손된 물 환경의 상황을 복구하고자 하는 연구의 데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 2022년 4월 산불이 발생한 강원도 양구군 양구읍 송청리 비봉산 일대의 산불 유역을 대상으로 산불에 따른 물 환경의 변화를 밝힘으로써 산불로 훼손된 지역의 효과적인 수질 회복과 물 환경 보전 대책 수립을 위한 자료를 제공하고자 수행하였다. 2023년 4월 양구 비봉산의 산불 복구 작업이 본격적으로 시작되는데 복구 전 현재 수질의 상황을 살펴봤다. 조사 지역은 비봉산 일대의 산불 지역과 비발생 지역, 오봉산 일대까지의 유역 출구 총 7개의 지점을 선정하였다. 기본 수질항목은 현장에서 YSI PROPLUS (Mobile Multi Sensor Meter)를 이용하여 측정하였고 채취한 시료는 무균 채수 병에 담아 실험실로 운반하여 SS (Suspended Solids), TP(Total Phosphorus), TOC (Total Organic Carbon) 항목에 대해 수질오염공정시험기준에 의거하여 분석하였다. SS, TOC, t-p의 경우, 지정학적 특성, 산불에 의한 퇴적물들의 변화와 토양의 형태 및 식생의 변화로 인한 결과의 차이를 보였다. 1년이 지난 지금 산불 직후처럼 높은 수치는 보이지 않았다. 그러나 아직 복구 작업이 제대로 진행되지 않아 그 영향에 대해 무시할 정도로 안정화되지 않았다. 본 연구는 산불 발생 후 강우 및 토사유출에 대한 비 산불 지역과의 차이를 살펴봄으로써 수질 오염원으로 작용할 수 있는 가능성을 기초자료로 제공될 것이다. 또한, 수처리 기술개발을 포함한 예방책을 만들어 내는데, 기초자료로 활용할 수 있길 바란다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2028-2032
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• 2009

하천법에서 하천유지유량은 "생활 공업 농업 환경개선 발전 주운 등의 하천수 사용을 고려하여 하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위한 최소한의 유량"으로 정의 되어있고, "하천유지유량 산정요령"에 따라 갈수량을 기본으로 하여 하천의 수질보전, 하천 생태계 보호, 하천경관 보전 등 8가지 항목을 고려하여 산정하고 있다. 환경부에서는 2007년1월 환경부 고시에 '중권역별 수질 및 수생태계 목표기준과 달성기간"을 제정 고시하였고, 하천의 주요지점에 목표수질을 설정하고 그 수질을 만족시키기 위해 오염물질의 허용량을 제한하는 오염총량관리제도를 도입하였다. 이와 같이 하천 수질의 중요성이 대두되고 있으며, 하천의 기능을 제대로 유지하기 위해서는 수량뿐 아니라 적절한 수질이 요구 된다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-U.S center)가 공동으로 개발한 통합수자원평가모형인 K-WEAPq 모형을 이용하여 만경강 유역의 네트워크를 구축하고 2003년의 수질 및 유량 자료를 이용하여 수량-수질을 모의하였다. 일별 수량-수질 동시모의를 통해 만경강 유역의 하수처리장 방류수 수질에 따른 하천 수질의 연중 변화를 파악하였고, 하수처리장 방류수의 수질을 변화시켜 수질모의 결과를 비교하였다. 분석결과 하수처리장 방류수의 수질에 따라 하천의 수질이 변화됨을 알 수 있고, 하수처리장 방류수 농도를 적절하게 조절하여 하천의 목표수질을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 이 결과를 활용하면 하천의 수질 및 유량에 따라 하수처리장의 효율적인 운영이 가능하며 비용절감의 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.37-37
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• 2019

기후변화에 따른 강우량 변화는 유역의 수문학적 변화와 하천 침식, 토양유실 등 물리적 변화를 함께 동반하여 유역환경에 영향을 미치게 된다. 최근에도 강우 발생시 집중강우에 의해 짧은 시간에 많은 강우가 발생하여 홍수피해가 발생하고 있으며, 건기시에는 가뭄이 지속되고 있다. RCP 4.5 및 8.5를 활용한 미래 기후시나리오 예측에 따르면 강우량과 증발산량은 증가할 것으로 예측되고 있으나, 우기시의 강수량은 증가하고 건기시의 강수량은 감소하여 계절 간 강수의 불균형이 심화될 것으로 예측되고 있다. 이러한 변화는 강수량, 하천유량, 침투량 등 유역의 수문체계에 영향을 끼치게 되고, 유량의 변화에 따라 하상변동 등 하천형상의 변화가 발생할 수 있으며, 하천 형상변화에 따라 유량이 변화하고, 토사의 유입이 증가하여 수질이 변화하여, 유역 내 유량 및 수질변화에 따른 불확실성이 높아지게 된다. 최근 개발에 의한 불투수면의 증가와 집중호우의 발생으로 인한 유출량 증가에 따라 강우발생시 직접유출량은 증가하고 침투량은 감소하여 우기시에는 홍수 및 침수가 발생하고, 건기시에는 기저유출에 의한 하천유지용수가 감소하여 하천이 건천화되고 수질이 악화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 있다. 강수량과 강우패턴의 변화에 따른 유출량 변화는 유역의 물순환에 직접적인 영향을 미치게 된다. 홍수나 극한강우가 발생할 경우 유역의 수문학적 특성에 따라 직접유출량은 증가하고 상대적으로 침투 및 증발산양은 감소하게 되며, 건기시에는 하천이 건천화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 유량의 변화에 따라 수질 또한 악화될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 기후변화에 따른 유역 유출량 변화 및 하천형상 변화예측을 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 하천환경변화에 대한 전망을 예측하고, 유역의 유출량을 구체적으로 분석 할 수 있는 유역모형을 활용하여 유역의 물순환에 미치는 영향을 검토하고 물순환을 고려한 유량 및 수질부하량을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.164-164
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• 2021

우리나라는 최근 도시화 및 산업화 등과 같은 유역개발이 가속화되면서 유역환경의 급격한 변화를 가져왔다. 도시화는 지표면의 불투수 면적을 증가시키고, 농업지역의 확대는 비료 및 농약의 사용을 증가시키고, 강우시 토양침식에 따른 흙탕물과 비점오염원의 수계 유출로 인해 수질악화 등의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 유역환경의 변화는 수질에 직접적인 영향을 끼치므로, 미래 토지이용의 변화에 따른 하천유역의 유출특성과 영향 인자를 규명해야 효율적인 하천유역관리를 할 수 있다. 하지만 우리나라는 기후적 특성상 계절에 따른 수질 및 기후변수의 편차가 크기 때문에 하천유역관리에 있어 어려움이 많다. 특히 남한강 유역은 산림 및 고랭지밭 비중이 높은 지역이며, 여름철에는 강우로인한 토양침식이 심각하여 수질 및 수생태계 건강성을 악화시킨다. 남한강 상류 유역에는 송천과 도암호, 골지천과 같은 비점오염관리지역이 위치하고 있으며 현재까지도 하천유역관리가 어려운 지역에 해당한다. 본 연구는 남한강 유역에 위치한 17개 수질측정망을 대상으로 GIS시스템을 이용해 17개의 소권역으로 나누어 분석하였다. 토지이용자료는 환경공간정보 서비스의 2010년대 말 자료를 이용하였으며, 수질 자료는 유역환경 변화에 영향을 미칠 것이라 판단되는 수질 변수를 선별하여 10년동안의 장기간 수질 데이터를 이용하여 분석하였다. 16개의 수질변수는 정규성을 검증한 후 pairwisse t-test를 이용한 시기별 수질의 차이를 비교하였으며, 수질변수들과 토지이용매개변수 간에 상관관계를 찾아 유의관계가 있는지 확인함으로써 서로 다른 변수간에 상관성을 파악하고자 하였다. 유역의 특성별 상관도를 평가하고 해석하기 위하여 주성분 분석(Principal component analysis, PCA)을 실시하였다. 통계적 방법을 통해 시기에 따른 수질과 토지이용간의 관계를 밝힘으로써 미래하천유역관리에 기초자료로 활용될 것이다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.10 no.1
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• pp.21-37
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• 2001

항공 비디오의 가장 큰 장점은 협각조망범위에 동영상을 제공함으로서 저렴한 경비로 소폭/장거리 지상물체를 감시하는 최적의 원격탐사도구로 알려져 있다. 선형감시에 대한 비디오의 이와 같은 이론적인 장점에 의거하여 하천수질을 모니터링 하기 위한 비디오 샘플링 기법이 본 연구를 통해 제시되었다. 본 연구의 근본적인 의도는 전통적인 샘플링에 기반을항공 비디오의 가장 큰 장점은 협각조망범위에 동영상을 제공함으로서 저렴한 경비로 소폭/장거리 지상물체를 감시하는 최적의 원격탐사도구로 알려져 있다. 선형감시에 대한 비디오의 이와 같은 이론적인 장점에 의거하여 하천수질을 모니터링 하기 위한 비디오 샘플링 기법이 본 연구를 통해 제시되었다. 본 연구의 근본적인 의도는 전통적인 샘플링에 기반을 둔 현장조사의 개념을 디지털 비디오의 해석기법에 연계시키려는 것이었다. 특정 지점에서 시료를 채취하는 현지 샘플링조사와 동일한 방식으로 장거리에 걸친 하천의 수질감시를 위해 원격동영상을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하면서 비디오 샘플지점을 선정하여 수질을 감시하였다. 비디오 샘플링 기법은 하천 색조의 변화실태에 대한 가상현실의 형태로 정보를 제공했다. 다양한 샘플지점에서 나타나는 하천 색조의 변화추세를 가시적으로 파악할 수 있었으며 전통적인 현장 샘플링 방법으로는 추적하는 데 한계가 있는 특정오염원에 기인한 하천수질의 광역적인 변화패턴을 파악하는 데 상당한 가능성을 보여주었다. 이와 같이 영구적으로 보전된 영상기록은 오염 물질의 이동확산 등 수질환경의 광역적인 변화 추이에 대한 시각적인 정보를 제공하고 있어 현장샘플링과 동시에 사용할 경우 하천수질감시에 있어 상당히 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주었다. 본 연구를 통해서 제시된 비디오 샘플링 기법이 도로, 철도, 송유관 등 다양한 선형지형지물의 환경감시에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 둔 현장조사의 개념을 디지털 비디오의 해석기법에 연계시키려는 것이었다. 특정 지점에서 시료를 채취하는 현지 샘플링조사와 동일한 방식으로 장거리에 걸친 하천의 수질감시를 위해 원격동영상을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하면서 비디오 샘플지점을 선정하여 수질을 감시하였다. 비디오 샘플링 기법은 하천 색조의 변화실태에 대한 가상현실의 형태로 정보를 제공했다. 다양한 샘플지점에서 나타나는 하천 색조의 변화추세를 가시적으로 파악할 수 있었으며 전통적인 현장 샘플링 방법으로는 추적하는 데 한계가 있는 특정오염원에 기인한 하천수질의 광역적인 변화패턴을 파악하는 데 상당한 가능성을 보여주었다. 이와 같이 영구적으로 보전된 영상기록은 오염 물질의 이동확산 등 수질환경의 광역적인 변화 추이에 대한 시각적인 정보를 제공하고 있어 현장샘플링과 동시에 사용할 경우 하천수질감시에 있어 상당히 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주었다. 본 연구를 통해서 제시된 비디오 샘플링 기법이 도로, 철도, 송유관 등 다양한 선형지형지물의 환경감시에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.41-41
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• 2019

동진강, 만경강 그리고 연안 유역으로 이루어진 새만금유역은 농업이 발달한 지역이지만 유역 내 이용 가능한 수자원량이 부족하여 인근 유역인 금강과 섬진강 유역으로부터 용수를 공급받고 있다. 외부유입량은 연도별 강수량 변화에 따라 편차가 크기 때문에 새만금유역은 극한 가뭄과 홍수에 더욱 취약한 유역이다. 또한, 간척사업으로 새만금 방조제 건설에 따라 유역의 수질 환경이 중요한 지역 사회의 이슈이며 특히 만경강의 경우 심각한 수질 문제를 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되어왔다. 이에 따라 본 연구에서는 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 이용하여 만경강유역으로 들어오는 외부유입량 변화에 따른 유역의 수문 및 수질 변화 양상을 분석하여 수질 문제 개선 방안을 제시하고자 한다. 외부유입량 변동 시나리오는 만경강으로 유입되는 용담댐의 방류량을 이용하였으며, 기존 외부유입량 데이터에 비례하도록 산정하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 모의를 위해 유역 외부에 위치한 용담댐의 운영을 별도로 고려하였고 취수를 통한 유역 내 농업용수 사용 등을 고려하였다. 수위-유량 관측소의 일자료와 수질관측소의 자료를 이용하여 유출량, SS, T-N, 그리고 T-P에 대한 보정(2012~2014) 및 검증(2016~2018)을 수행하였다. 각각의 검보정지점에 대한 $R^2$, NSE, RMSE을 목적 함수로 사용하여 모형의 적용성을 확인하였고, 이렇게 구축된 SWAT 모형을 기반으로 외부유입량 시나리오에 따른 유역의 수문 수질 변화를 분석하였다.